Development of fatigue resistant alloys with reversible FCC/HCP transformation

开发具有可逆 FCC/HCP 转变的抗疲劳合金

基本信息

批准号：
18J11524
负责人：
田崎亘
金额：
$ 0.96万
依托单位：
National Institute for Materials Science (2019)University of Tsukuba (2018)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

冠動脈用ステント材料であるCo-Cr系合金の疲労特性の改善に向け前年度はFCC相とHCP相の相安定性を制御したCo-20Cr-10Mo-xNi合金(wt. %)の変形様式と疲労特性の調査を行った。その結果±1%ひずみ変形下で実用材料に比べ2.5倍の疲労寿命を有するCo-20Cr-10Mo-(26, 29)Ni合金を開発することができた。これらの合金は実用材料と同等以上の伸びと強度、顕著な加工硬化率の増大を示した。しかしその微細組織の発達過程は不明であったため当年度はHCP相と変形双晶が塑性変形挙動と力学的特性に及ぼす影響について詳細な調査を行った。Co-20Cr-10Mo-(20, 26, 35)Ni合金に真ひずみε = 0.04, 0.12, 0.25を与えX線回折測定、微細組織観察、方位解析を行った。加工硬化率が増大しない20Ni合金ではε = 0.04でHCP相が、26Ni合金では加工硬化率増大後のε = 0.12でHCP相と変形双晶が認められた。35Ni合金では同ひずみ量で変形双晶が認められた。この結果から26Ni合金では大きなひずみを受けた後にHCP相と変形双晶の両方が生じ加工硬化率が増大することが明らかになった。その大きな伸びは加工硬化によるくびれの抑制に起因していると考えられる。これらの合金の相安定性について熱力学ソフトウェアThermo-CalcとデータベースTCNI9を用いて評価を行った。当評価はマサチューセッツ工科大学にてG. B. Olson教授の協力を得て行った。FCC相とHCP相の自由エネルギー差はNi量の増大に伴って上昇し平衡温度はNi量約24%で室温となることが分かった。本結果はCo-20Cr-10Mo-(26, 29)Ni合金の平衡温度が室温近傍であり引張圧縮変形に際して可逆的な相変態が起きやすいために長疲労寿命となったことを示唆している。

为了改善上一年Co-Cr基合金（冠状动脉支架材料）的疲劳性能，我们研究了Co-20CR-10MO-XNI合金（Wt。％）的变形和疲劳性能，该特性控制了FCC和HCP阶段的相位稳定性。结果，有可能开发CO-20CR-10MO-（26，29）Ni合金，该合金的疲劳寿命为2.5倍的实际材料±1％±1％应变变形。这些合金表现出与实际材料相似或更大的伸长和强度，并且工作硬化速率的显着提高。但是，微观结构的发展过程尚不清楚，因此在今年，我们对HCP相和变形双胞胎对塑性变形行为和机械性能的影响进行了详细研究。将真实菌株ε= 0.04、0.12、0.25应用于CO-20CR-10MO-（20、26、35）Ni合金和X射线衍射测量，微结构观察和方向分析。对于20NI合金，在ε= 0.04处观察到HCP相，其中工作硬化速率没有增加，并且在26NI合金增加工作硬化速率后，HCP期和变形双胞胎在ε= 0.12时观察到。在35NI合金中，在相同应变水平上观察到变形双胞胎。该结果表明，在26NI合金中，HCP期和变形双胞胎在经历大菌株后发生，工作硬化速率增加。据认为，大伸长是由于工作硬化引起的腰围抑制。这些合金的相稳定性是使用热力学软件热 - 电池和数据库TCNI9评估的。这项评估是在马萨诸塞州理工学院进行的，与G. B. Olson教授合作。发现FCC和HCP阶段之间的自由能差会随着NI含量的增加而增加，并且平衡温度达到室温，约有24％的Ni含量。结果表明，CO-20CR-10MO-（26，29）Ni合金的平衡温度接近室温，可逆相变趋于在拉伸压缩变形期间发生，从而导致较长的疲劳寿命。